氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大,碳氟键能强,具有优异的耐热(180℃-260℃)、耐低温(-200℃)、自润滑性,以及独特的不粘性和低摩擦性,而被称为"拒腐蚀、永不粘的特富龙"。因此,在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。但是氟涂料也存在弹塑性不强,容易出现开裂、脱皮的现象。尤其氟碳水性涂料含有大量的有机挥发物(VOC),对环境污染极为严重。

防荷叶超疏水涂层：“纳米氧化铝乳头+模拟蜡角质层”微结构

  近日, 莱斯大学,斯旺西大学,布里斯托大学,尼斯-索菲亚-安提玻利斯的科学家们从荷叶中获取灵感,已经开发出一类新的碳氢化合物为基础的材料,可能将是用于防水的氟碳材料的"绿色"替代品。

  据这项研究的领导者莱斯化学家安德鲁·巴伦介绍,研究团队灵感从荷叶-最疏水的表面(防水)-实际上是一个在微观和纳米尺度的双重层次结构。

  借鉴"荷叶"特殊结构--表面分布大量乳头结构,表皮和顶部表面是蜡质。这种微观结构由有组织的纳米氧化铝模仿乳头和超支化有机部分模拟角质层蜡质的集聚效应形成。

  在我们的材料中,为了创造这些结构,利用羧酸改性含有"高度支链烃链"包覆合成的铝氧化物纳米粒子。这些都是高低不平的结构,使表面粗糙,俘获一层空气,使水滑落,减少接触表面的水滴。

  超疏水材料是指水与材料表面的接触角大于150度,其中0度是一个水平面,180度是一个球体的水只触及表面的单点。该研究小组的材料表面接触角达到了155度的角度,可以与疏水性一流的氟碳涂料相媲美。

  "其他超疏水涂层的表面纹理往往会被破坏,从而降低疏水性,"巴伦说,"我们的材料有一个更随机的层次结构,可以承受破坏,并保持其疏水性。"

  该超疏水涂层可以成为更环保的材料,在保护水生生物的海洋中得以应用。下一步,该小组将努力改善材料的附着力,以期将其应用于各种表面和大型应用。

  关于这一研究的论文最近发表在Applied Materials and Interfaces 杂志上。